硫酸盐还原菌修复四川某典型铜矿选冶渣复合重金属污染研究

为实现铜矿选冶渣复合重金属污染的修复治理,以四川某铜矿选冶渣为研究对象,采用硫酸盐还原菌为固化/稳定化微生物,探讨了其生长特性、溶液中重金属离子变化规律及修复效果。结果表明,硫酸盐还原菌在修复铜矿选冶渣时生长迅速,适合作为修复复合重金属污染的微生物;由于铁、锌、铜、铅等重金属活性差异较大,因此其固化效果亦有显著差异;修复30 d时,重金属Cu、Pb、Zn、Fe的最佳接种量分别为5%、10%、15%和15%,生物有效性降低率分别为72.36%、98.37%、43.01%和79.31%;随着固化时间的增加,溶液中重金属离子的浓度先增后减,但并不影响其修复效果。因此,硫酸盐还原菌可同时修复多种重金属离子,有效解决某铜矿选冶渣中铁锌铜铅的复合重金属污染。

生物炭协同微生物矿化技术修复复合重金属污染农田土壤

以复合重金属污染农田土壤为研究对象,采用生物炭协同微生物矿化修复技术修复复合重金属污染农田土壤。通过调查污染区重金属含量及营养指标分布情况,验证生物炭协同微生物矿化修复技术对复合形态的Pb、Zn、Cd三种重金属的固定效率,同时采取添加钙组和不添加钙的实验方式,解析Ca和Cd竞争成核位点的机制。结果表明:污染区属于Pb、Zn、Cd三种重金属复合污染场地,且土壤养分含量N、P、K等级分布不均匀。处理组较空白组重金属Pb、Zn、Cd的浸出率分别降低了42.49%、45.95%、30.43%,重金属Pb、Cd的可交换态分别下降了25.06%、26.42%,显著降低了土壤中重金属的迁移转化。且生物炭协同微生物矿化修复技术可有效改善土壤的物理结构,导气性及导水性升高,降低土壤容重,同时提升了土壤氮磷钾、有机质等营养指标。该研究为复合重金属污染农田土壤规模化治理提供了科学依据和理论参考。

硅酸钾及其与锰硫配施防控水稻复合重金属污染的效果

由于不同重金属的土壤化学性质迥异,同步钝化土壤复合重金属成为土壤污染修复亟待解决的瓶颈问题.采用土壤盆栽试验,以自然Cd、Pb、Cu、As复合污染土壤为研究材料,设置空白对照(CK)和调理剂对照(石灰石)两个对照,研究了3种硅基调理剂〔硅酸钾、锰-硅酸钾(氯化锰10%+硅酸钾90%)、硫-硅酸钾(硫氢化钠2.5%配施+硅酸钾97.5%)〕对土壤重金属形态转化,水稻吸收Cd、Pb、Cu、As和养分元素,以及水稻生长和抗氧化胁迫反应的影响.结果表明:3种硅基土壤调理剂的降Cd效果均显著高于调理剂对照(石灰石).与空白对照(CK)相比,硅酸钾、锰-硅酸钾和硫-硅酸钾3种硅基调理剂糙米Cd含量分别显著(P<0.05)降低30.0%、45.5%和35.7%,糙米Pb含量分别显著(P<0.05)降低56.6%、62.6%和37.1%,其中锰-硅酸钾配施降Cd、降Pb效果最佳,但3种调理剂降Cu和降As效果不显著.各调理剂均能促进水稻的生长、养分吸收和抗氧化能力,提高土壤pH,降低土壤可交换态Cd、Pb比例.研究显示,硅酸钾及与锰、硫配施均能显著降低糙米中的Cd、Pb含量并促进作物生长,可用于水稻Cd、Pb复合污染防控.

聚丙烯酸铵对外源复合重金属污染的土壤修复效果的研究

[目的]为了给聚丙烯酸铵在治理长期重金属污染的应用方面提供理论依据。[方法]通过聚丙烯酸铵在外源复合重金属污染土壤上修复的盆栽试验,研究了聚丙烯酸铵对黑麦草生长、黑麦草中重金属含量以及土壤中水溶性重金属的含量的影响。[结果]在单一重金属污染土壤上,聚丙烯酸铵处理的黑麦草体内Cd、Cu、Zn含量比CK分别下降了63.2%、72.6%、78.1%,土壤水溶性Cd、Cu、Zn分别下降了93.1%、55.2%、59.2%;在复合重金属污染的土壤中,黑麦草体内Cd、Cu、Zn含量比CK分别下降了74.9%、69.0%、72.4%,土壤水溶性重金属下降了80.3%、38.8%、48.3%。[结论]聚丙烯酸铵的使用可以明显改善外源重金属污染土壤上黑麦草的生长,显著地降低植物体内重金属的含量,同时土壤中水溶性重金属的含量也显著下降。

广东某河道复合重金属污染底泥固化/稳定化小试研究

以广东省某河道底泥为对象,研究了相关河段的底泥中重金属形态分布特征及防治措施。通过考察不同固化/稳定化药剂对受复合重金属污染的河道底泥的固化/稳定化效果,最终选定"水泥(投加量10%)+Fe^(2+)+(Fe(SO_(4))_(2)投加量10%)"为此次研究的最佳药剂选择和配比。样品底泥的pH值上升,铜、镍、镉、铅及砷的浸出浓度显著下降,通过Tessier的五步连续提取程序分析底泥中重金属形态变化,铜、镉、镍及铅的残渣晶格结合态(Ts5)升高,而砷的铁锰氧化物结合态(Ts3)升高。

有机酸淋洗修复复合重金属污染河道底泥研究

针对高粘性Cu、Zn复合重金属污染河道底泥,采用酒石酸、草酸、柠檬酸三种有机酸作为淋洗剂对污染土进行淋洗修复,通过振荡淋洗方法,探究淋洗剂浓度、淋洗时间对重金属去除率的影响规律,采用BCR三步提取法对淋洗前后土壤重金属形态进行分析。研究结果表明:3种有机酸对Zn的去除率优于对Cu的去除率,得到最佳淋洗方案为浓度0.4 mol/L的酒石酸淋洗2.0 h,对Cu、Zn的去除率分别为29.19%、67.8%。通过BCR形态分析发现有机酸可有效降低重金属弱酸提取态、可还原态浸提浓度,并能一定程度上提高残渣态含量,这有利于降低重金属环境风险。

长期冻融循环下固化铅锌镉复合重金属污染土抗剪强度及浸出特征研究

为了评估长期冻融循环后(最长90d(次))固化复合重金属污染土的的抗剪强度及浸出特征,采用水泥、生石灰和粉煤灰按比例混合的复合固化剂固化/稳定化铅锌镉复合重金属污染土进行三轴压缩试验及毒性特征浸出程序试验.结果表明,固化污染土体的内摩擦角仅在冻融循环3次内有明显增加,增加率高达96.3%;粘聚力在冻融循环30次内总体趋势不断下降,之后无显著变化,最终下降率达到54.23%;Pb^(2+)、Zn^(2+)、Cd^(2+)浸出浓度与冻融循环次数呈正比;EC值与冻融循环次数在总体上正相关;长期冻融循环作用后浸出液的pH值降低.并通过扫描电子显微镜,进一步探究长期冻融循环下固化污染土抗剪强度及浸出特征的劣化机理,结果显示在冻融循环后期固化土体内生成了大量的延迟钙矾石,这些延迟钙矾石在形成过程中的膨胀作用是引起抗剪强度损失、重金属浸出浓度升高的主要原因.

湖南岳阳桃林铅锌矿周边土壤复合重金属污染及优势植株对铅锌铜超累积性能研究

通过对湖南岳阳市桃林铅锌冶炼厂生产区及银滩尾矿植物和土壤的研究结果表明,该矿区土壤存在较为严重的重金属复合污染,其中铅、锌、铜污染最为严重,铅含量超过标准值约53倍,锌含量超过标准值约46倍。8种植物对铅、锌、铜耐受性较强,其中芭茅、蒲公英分别对Pb和Zn的富集系数大于1,芭茅根系内Pb含量高达702.6mg/kg,对锌的转移系数大于1,尽管未能达到超累积植物的临界标准(1000mg/kg),但其富集性能远超过清洁地区生长的植株。这些植物在矿区经受了高含量重金属的长期"驯化",已经具备了超累积植物的某些基本特征,并对复合重金属污染具有一定的修复效果。

氧化钙活化过硫酸盐修复重金属-有机物复合污染土壤

采用氧化钙活化过硫酸盐氧化法修复重金属-有机物复合污染土壤,考察了过硫酸钠投加量、过硫酸钠与氧化钙投加比、水土比等对修复效果的影响,探讨了机理。结果表明,在过硫酸钠投加量2.5 mmol/g,氧化钙与过硫酸钠投加比2∶5,水土比3∶1的条件下,汞、砷的钝化率分别为81%和83%,存在形态由弱酸提取态转化为更为稳定的残渣态,氯仿、苯、总石油烃和1,2,3-三氯丙烷的去除率分别为99%,98%,82%,80%。氧化钙一方面,催化过硫酸盐,产生硫酸根自由基和羟基自由基氧化重金属、降解有机污染物。另一方面,通过物理固封和吸附、络合、沉淀作用钝化汞、砷。研究为重金属-有机物复合污染土壤修复技术的实际应用奠定基础。

重金属复合污染对植物的影响研究进展

土壤复合污染情况普遍,在复合污染条件下,土壤中各重金属之间存在加和、拮抗、协同作用,使得其较单一污染更加复杂,对植物生长的影响也存在差异性。本文综述了重金属复合污染对植物生长发育、超微结构、生理生化特征的影响,复合污染条件下植物对重金属的吸收转运机制,以及复合污染对植物根际微生物的影响,对明确重金属对植物生长的影响机理、提高植物对重金属的适应性具有重要的参考意义,并为重金属复合污染土壤植物的栽培及育种奠定理论基础。

东江下游流域突发性重金属复合污染生态风险评价

流域突发性重金属污染事件发生不确定性较高,难以预测和防控,严重威胁流域生态安全、人群健康乃至社会稳定。本研究以东江下游流域为研究区开展生态风险评价,基于"多风险源(危险性)-多胁迫因子(联合暴露)-多风险受体(脆弱性)-生态风险"的风险传递框架,运用贝叶斯网络,计算东江下游流域突发性Cr6+-Hg2+复合污染生态风险,概率化表征风险不确定性,进而提出流域风险防控与管理措施。结果表明:(1)东江下游深莞惠地区67家涉重金属风险源均会对其子流域造成生态风险,惠州市的生态风险明显高于深圳市和东莞市;(2)东江下游西枝江子流域的生态风险最为显著,其次是东江下游干流子流域和东江下游河网区子流域;(3)基于敏感性分析,"河流水体脆弱性"是造成东江下游流域生态风险的主导因子。研究结果可为东江下游流域生态风险防控与管理提供理论支持。

重金属复合污染土壤的淋洗修复试验研究

为研究重金属复合污染土壤淋洗修复工艺,本文使用柠檬酸作为淋洗剂,对砷、镍、钴、铜等重金属污染土壤进行淋洗处理,考察不同淋洗剂浓度、淋洗土水比、淋洗时间对淋洗效果的影响。试验结果表明,柠檬酸对镍的去除率最高,对钴的去除率次之,对砷和铜的去除率较低。试验确定了最优淋洗剂浓度、最优淋洗土水比和最优淋洗时间等条件,在最优淋洗条件下,淋洗后土壤中各重金属的浓度均低于修复目标值。生石灰和聚丙烯酰胺可用于处理淋洗废水。

含磷材料钝化修复重金属Pb、Cu、Zn复合污染土壤

运用2种含P材料即重过磷酸钙磷肥（TSP）和磷灰石矿尾料（PR）钝化修复Pb、Cu和Zn3种重金属并存的复合污染土壤,通过化学提取和土柱淋溶方法评价修复效果并探讨其可能存在的机理。土壤添加P材料4星期后,所有3种P处理（PR、TSP和PR＋TSP）均有效地降低了毒性提取态的Pb和Cu,其分别下降了15%~70%和10%~18%;水提取态的Pb和Cu分别下降了16%~43%和46%~58%。添加含P材料对土壤中Zn的稳定化影响较小,甚至TSP处理使水提取态的Zn提高了15%。P处理抑制了Pb和Cu在土壤剖面的径向迁移,但对Zn的影响较小。Pb和Cu的固定可能主要是由于形成了磷酸盐沉淀,而Zn的稳定性可能与表面吸附或络合作用有关。P处理未明显改变土壤pH值,尽管总P有所增加,但未观察到其径向迁移的现象。P处理对于稳定P Pb和Cu很有效,对Zn稳定效果有限,甚至有被活化的可能,在实际应用中应关注这一现象。

Fe对稻田土壤重金属迁移转化影响机制及研究进展

我国是全球最大的水稻生产国和消费国,部分地区稻田土壤重金属污染严重,威胁粮食安全和人体健康。目前稻田土壤重金属复合污染是我国土壤污染治理的重点和难点。Fe在地壳中分布广泛,居元素分布序列的第四位,是土壤中的高活性元素,参与多种重金属的地球化学过程。文章针对Fe氧化物对重金属的作用机制、土壤中Fe的生物化学过程、稻田系统中Fe对重金属吸收转运的影响,以及Fe相关材料在重金属污染土壤修复中的应用等方面进行总结。结果显示:(1)土壤中Fe氧化物主要通过吸附/络合/沉淀作用固定重金属,或通过氧化还原作用降低重金属的毒性和有效性;(2)土壤环境的变化容易引起Fe氧化物的还原溶解/氧化沉淀,以及微生物介导的Fe(III)还原和Fe(II)氧化等过程;(3)稻田环境变化关系到土壤中Fe氧化物的形态转化、水稻根表铁膜的形成与成矿过程、水稻对Fe的吸收转运等,从而影响重金属在土壤水稻中的运移;(4)Fe相关材料对土壤单一重金属污染修复效率高,但尚未在重金属复合污染土壤修复中大面积应用。同时,对我国当前Fe相关材料在稻田重金属复合污染修复应用中存在的问题进行思考,对今后的研究方向进行展望,以期为稻田重金属复合污染修复的推广应用提供参考与借鉴。

重金属Cd、Zn、Cu和Pb复合污染对土壤生物活性的影响

通过野外土样采集及室内培养试验（25℃）,研究了云南东川铜矿区土壤酶和微生物特征,以及模拟重金属Cd、Zn、Cu、Pb复合污染对土壤微生物和酶活性的影响。结果表明,矿区土壤（距矿口0-800 m）重金属污染严重,Pb、Cd、Zn、Cu全量和有效含量是对照土壤（距矿口10 000 m）的3.7-141.0倍和2.2-773.2倍;距矿口越近,土壤有机质、有效氮、有效磷和速效钾含量及土壤pH亦越低,土壤酶活性和土壤微生物数量、微生物生物量碳和氮受到的抑制程度也显著增强。与对照土壤相比,距矿口0~800 m的土壤蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶和脱氢酶活性分别降低25.5%~47.3%、22.6%~74.2%、30.9%~83.1%、16.7%~69.1%和34.6%~92.3%;细菌、放线菌和真菌数量分别较对照下降30.5%~80.1%、8.1%~49.9%和3.3%~8.3%。土壤酶中的酸性磷酸酶和过氧化氢酶,土壤微生物中的细菌对重金属污染较为敏感。恒温（25℃）培养试验中,低量的Cd、Zn、Cu、Pb复合污染刺激了土壤酶活性和细菌、真菌、放线菌、微生物生物量碳和氮的数量,但高量的Cu、Zn、Pb、Cd复合污染使土壤酶活性、细菌、真菌、放线菌、微生物生物量碳和氮均显著下降。重金属Cd、Zn、Cu、Pb之间存在着一定的协同或拮抗作用,Cd、Zn、Cu和Pb之间在微生物生物量碳和氮上表现出明显的协同效应,Pb与Cd、Zn、Cu对细菌数量的复合效应机制为拮抗效应,Cd、Zn、Cu和Pb对真菌数量和放线菌数量的复合效应机制表现为协同效应和拮抗效应并存。

土壤重金属复合污染对脲酶、磷酸酶及脱氢酶的影响

采用模拟实验对铅锌矿区重金属(Pb、Zn、Cu、Cd)复合污染土壤酶活性变化的动力学参数进行了研究.结果表明,矿区土壤酶活性随着重金属污染程度的加剧而显著降低.尾矿区土壤脲酶、酸性磷酸酶、脱氢酶的Vmax平均值分别是非矿区土壤的60%、77%、38%,而土壤脲酶和酸性磷酸酶的Km平均值分别是对照土壤的2.73和2.25倍.逐步回归和通径分析结果表明,矿区土壤中Pb、Zn、Cu、Cd元素含量与脲酶、磷酸酶及脱氢酶Vmax和Km之间均存在着显著或极显著的相关关系;4种重金属元素对不同性质酶酶动力学参数的相对贡献大小存在差异,且元素之间也存在着交互效应.

重金属复合污染下红壤微生物活性及其群落结构的变化

在室内培养条件下,应用4因素5水平二次正交回归旋转组合设计方案,对重金属复合污染红壤的微生物活性及群落功能多样性进行了研究。结果表明,在Cu、Zn、Pb、Cd复合污染生境中重金属的微生物毒性效应发挥主要由Cd、Cu两元素决定,其生物毒性顺序表现为:Cd>Cu>Zn>Ph,红砂泥中表现较为突出。与单一镉、单一铅污染处理相比,重金属复合污染对供试红壤微生物生物活性及其群落功能多样性的影响并非仅仅表现出简单的加和作用,同时还存在协同作用和拮抗作用。典型相关分析显示,红壤微生物活性与重金属含量之间关系密切,第一对典型变量的相关系数r达0.885 8、0.932 8,均达极显著水平(p<0.001), 说明重金属复合污染与红壤微生物间存在较为稳定的数量反馈机制,红壤总体微生物活性指标能较好地反映供试红壤重金属复合污染状况,可作为重金属污染红壤环境质量评价及量化分类的有效指标。

重金属复合污染农田土壤DNA的快速提取及其PCR-DGGE分析

国内首次运用FastPrep○R 核酸快速提取系统提取了重金属复合污染农田土壤的DNA ,并对其进行了聚合酶链反应—变性梯度凝胶电泳 (PCR DGGE)分析。结果表明 ,FastPrep○R核酸提取仪与相应的FastD NASPINKitforSoil试剂盒联用时 ,能有效地分离到纯度较高的重金属污染农田土壤的DNA。PCR DGGE电泳图谱表明 ,PCR产物经DGGE检测后得到的电泳条带清晰且分离效果好 ,可以明显反映出重金属复合污染导致了农田土壤微生物在基因上的损伤 ,影响到农田土壤生态系统的细菌丰富度 ,改变了土壤环境的优势菌群 ,从而使农田土壤微生物群落结构多样性发生变化。可见 ,FastPrep○R核酸提取系统同样适用于重金属污染农田土壤环境中微生物基因组DNA的快速分离和纯化 ,得到的DNA可直接用于PCR DGGE分析。

土壤重金属复合污染对茄果类蔬菜的影响研究

通过盆栽试验研究了番茄(Lycopersicon esculentum Mill)、茄子(Solanum melongena)、辣椒(Capsicum annuum)3种茄果类蔬菜在重金属(Cd、Cu、Zn)复合污染土壤中的种植情况.结果表明:在对照组中番茄可食用部分对重金属Cd、Cu、Zn的吸收量最小,其次是茄子,均低于我国蔬菜重金属最高限量标准;而辣椒可食用部分对重金属Cd、Zn的吸收量最大且都超标,分别为:23.93mg/kg和105.40mg/kg.在二级污染土中蔬菜可食用部分Cd含量的顺序是茄子>辣椒>番茄,其中,茄子和辣椒均超标;3种蔬菜可食用部分Cu含量均达标;3种蔬菜可食用部分所含Zn的顺序是辣椒>番茄>茄子.在三级污染土中,3种蔬菜不可食用部分所含Cd和Zn的顺序是辣椒>番茄>茄子,且3种蔬菜可食和不可食部分中所含Cd、Zn的量均超标.因此,在轻度重金属复合污染土壤中种植番茄和茄子是可行的;在中度重金属Cd污染土壤上可种植番茄;辣椒对Cd、Zn的吸收量大,不建议在重金属Cd、Zn污染土壤上种植.

EDTA对鱼腥草修复铅锌矿区重金属复合污染土壤的影响

采用土壤盆栽试验,通过外源添加EDTA(0,2,4,8mmol/kg)的方法,研究鱼腥草对Pb、Zn、Cu、Cd、Cr五种重金属元素的吸收、转移、富集特性,并确定适宜的EDTA调控浓度。结果表明,2mmol/kgEDTA处理,鱼腥草体内Pb、Zn、Cu、Cd和Cr含量分别达到601.70,305.40,22.31,0.242和28.51mg/kg,分别为对照的11.60,7.82,2.50,3.08和0.17倍,在此EDTA处理浓度下,鱼腥草对Pb、Zn、Cu、Cd的富集系数达最大值,对Pb、Zn、Cu的转移系数达最大值,表明适量EDTA的添加可促进鱼腥草体内Pb、Zn、Cu、Cd向地上部位转移,增强鱼腥草对Pb、Zn、Cu、Cd的吸收富集能力,其中对Pb、Zn的吸收富集能力大于Cu、Cd,但减弱了鱼腥草各部位对Cr的富积能力。添加2mmol/kg EDTA对鱼腥草累积重金属的效果优于4mmol/kg EDTA处理,是较为适宜的调控浓度,8mmol/kg EDTA对鱼腥草的生长发育有较大毒害作用。